Etude des transporteurs impliqués dans l’absorption racinaire et la translocation aux parties aériennes du césium chez Arabidopsis thaliana

Study of transporters involved in cesium uptake by roots and translocation to the aerial parts in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Laure Genies
• Direction : Alain Vavasseur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 26/01/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (Fontenay-aux-Roses ; 2002-....) - Commissariat à l'énergie atomique (France). Département de biologie moléculaire et structurale
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Gontero-Meunier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Bourguignon, Pascale Henner, Nathalie Leonhardt
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nele Horemans, Anne-Aliénor Very

Mots clés

Mots clés contrôlés

Potassium

Césium

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Arabidopsis thaliana

Césium

Potassium

Transporteurs

Arabidopsis thaliana

Cesium

Potassium

Transporters

Résumé

Le 134Cs et le 137Cs, isotopes radioactifs du césium relâchés entre autres à la suite des accidents de Tchernobyl et Fukushima, sont des sources de préoccupations majeures pour la sécurité sanitaire et la protection des écosystèmes. La contamination des plantes est liée en partie à leur capacité à absorber le césium présent dans la solution du sol via des transporteurs. Le césium emprunte en effet, au moins en partie, le système de transport potassique sans disposer de transporteurs qui lui sont spécifiques. Il existe une grande diversité de transporteurs potassiques et la part du flux total qu’ils prennent en charge dépend du niveau de potassium fourni à la plante. Nous avons fait varier ce niveau et étudié son impact sur l’absorption et la distribution du césium dans la plante. Outre les phénomènes de compétition existant entre les deux éléments, le type de transporteurs dominant à un niveau de potassium donné a également une influence sur le transport du césium. Nous avons ainsi pu mettre en évidence des familles de transporteurs potassiques ayant de plus fortes chances d’être impliquées dans le transport de césium. Ainsi, les résultats produits pendant cette thèse mettent en évidence le rôle in planta du transporteur KUP9, jusque-là peu étudié, dans les flux de césium chez Arabidopsis thaliana. Nous n’observons pas de modifications de l’absorption du potassium chez les mutants invalidés sur ce transporteur : il serait donc possible de le manipuler pour moduler l’absorption de césium sans que la nutrition potassique ne soit altérée.

134Cs and 137Cs, two radioactive isotopes unintentionally released after the Chernobyl and the Fukushima accidents, are of major concern for ecosystems protection and human health. Plants contamination is due to their ability to absorb cesium from the soil solution via transporters. Indeed, cesium which is supposed to have no role in plants can pass through potassium transporters. Proteins involved in potassium transport are diverse and the part of fluxes covered by each of them depends on the level of potassium supplied to the plant. We tested the effects of this level on uptake and distribution of cesium into the plant. Beside competition between the two elements, transporters which are dominant for a given potassium supply condition modify the cesium transport. Making the link between these modifications and knowledge on identity and properties of potassium transporters, we highlighted candidates with high potential for cesium transport. Hence, results produced during my thesis demonstrate in planta the role of KUP9 transporter, which has received little attention so far, in cesium fluxes in Arabidopsis thaliana. Changing in potassium uptake has not been observed in mutant lines disrupted in this KUP9 transporter suggesting interestingly that it could be possible to modulate cesium uptake without alteration of potassium nutrition.